מעבר פאזה

מתוך ויקיפדיה, האנציקלופדיה החופשית
קפיצה אל: ניווט, חיפוש
דיאגרמת פאזות של מים. קווי מעבר הפאזה (רציפים) הם הטמפרטורות והלחצים שבהם מתרחשים מעברי הפאזה. במיוחד מודגשים מעברי הפאזה בלחץ אטמוספירה אחת ב-0 ו-100 מעלות, שהם הקיפאון והתאדות של מים.

מעבר פאזה הוא שם כולל לתופעות פיזקליות רבות בהן חומר עובר מפאזה (מצב) אחת לאחרת כתוצאה משינוי של פרמטר פיזיקלי. לדוגמה, מעבר מצב צבירה (שהוא פאזה של החומר) כתוצאה משינוי הטמפרטורה. כתוצאה ממעבר פאזה, שינוי קטן באותו פרמטר גורם לשינויים גדולים בתכונות החומר.

לדוגמה, כאשר מחממים מים בלחץ אטמוספירי הם עוברים מעבר פאזה בטמפרטורה 0 שבו הם הופכים ממוצק לנוזל, מעבר פאזה נוסף בטפרטורה של 100 מעלות צלזיוס שבו הם הופכים מנוזל לגז, ובטמפרטורות גבוהות אף יותר הם הופכים לפלזמה. דוגמאות נוספות למעברי פאזה נוספים הם המעברים בין נוזל לנוזל-על, בין מוליך למוליך-על, בין גז לעיבוי בוז-איינשטיין, מגנטיזציה, ועוד.

דיאגרמת פאזות או תרשים פאזות הם תרשים המתאר את תחומי הפאזות השונים בתלות בפרמטרים של המערכת (לדוגמה, טמפרטורה ולחץ במקרה של אידוי מים) לתחומי הפאזות השונים. ראו איור לדוגמה..

סווג מעברי פאזה[עריכת קוד מקור | עריכה]

ההגדרה הפורמלית של מעבר פאזה, הוא נקודה שבה תכונות החומר מתנהגים בצורה לא רציפה כתלות בפרמטר פיזיקלי כלשהו - הנקרא המשתנה התרמודינמי. לדוגמה עבור מים, בטמפרטורה של 0 מעלות ישנה קפיצה בקיבול החום, כאשר המשתנה התרמודינמי במקרה זה הוא הטמפרטורה.

על פי סווג ארנפסט, מעברי פאזה מסווגים לאחד משני סדרים: מעבר הוא מסדר ראשון אם קיימת חוסר רציפות בנגזרת הראשונה של האנרגיה החופשית כפונקציה של המשתנה התרמודינמי בנקודת המעבר (לדוגמה: חוסר רציפות באנטרופיה שהיא נגזרת של פונקציית גיבס לפי הטמפרטורה במעבר בין מוצק לנוזל). מעבר מכונה מעבר מסדר שני אם קיימת חוסר רציפות בנגזרת השנייה של האנרגיה החופשית כפונקציה של המשתנה התרמודינמי ורציפות בנגזרת הראשונה בנקודת המעבר (לדוגמה: חוסר רציפות במקדם הדיאלקטרי).

סווג ארנפסט אינו מדויק כיוון שאינו לוקח בחשבון התבדרות של נגזרות של האנרגיה החופשית, שעשויה להתרחש בגבול התרמודינמי. הסווג המודרני מסווג מעברים כמעברים מסדר ראשון כאשר במעבר כרוך חום כמוס, שהוא הפרש אנרגיה בין הפאזות (לדוגמה במעבר מוצק-נוזל), ומסווג מעברים כמעברים מסדר שני כאשר אין חום כמוס במעבר (למשל מעבר מוליך-מוליך על).

פרקולציה כמעבר פאזה[עריכת קוד מקור | עריכה]

מעבר פאזה גאומטרי (ללא טמפרטורה) הוא מודל הפרקולציה. פרקולציה היא חלחול, ובהקשר של מעבר פאזה ניתן ליישם גם כן את המושג. לדוגמה, בחומר בעל שתי פאזות, אחת הפאזות היא בצבירים קטנים, והשנייה ממלאת את רוב הגביש. כאשר ריכוז הפאזה הקטנה עולה מעל לריכוז קריטי, שבו נוצרים גושים מחוברים ברובם (הפאזה "מחלחלת"), מתרחש לרוב מעבר פאזה בחומר ותכונותיו משתנות באופן חד. נדגים את המודל בסריג רבועי. בוחרים באופן אקראי אתרים בסריג. הם נחשבים תפוסים בסיכוי p וריקים בסיכוי 1-p. ב-p מעל לסיכוי קריטי נוצר צביר ענק (בסדר גודל של הסריג כולו) ואילו ב-P מתחת לריכוז הקריטי נוצרים רק צבירים קטנים. תופעה זו היא מעבר פאזה סדר-אי סדר.

ראו גם[עריכת קוד מקור | עריכה]

קישורים חיצוניים[עריכת קוד מקור | עריכה]

P physics.svg ערך זה הוא קצרמר בנושא פיזיקה. אתם מוזמנים לתרום לוויקיפדיה ולהרחיב אותו.